应变 GaAs 中受主束缚空穴的光学自旋控制与相干特性

半导体中的空穴自旋是电子自旋之外的潜在量子比特替代方案。在如 GaAs 这类核自旋丰富的宿主晶体中，空穴自旋与原子核的超精细相互作用远弱于电子，从而带来潜在更长的相干时间。本文中，我们展示了应变 GaAs 外延层中受主束缚空穴的光学泵浦与相干布居俘获。我们发现微秒量级的纵向自旋弛豫时间 T$_1$ 以及约 7 ns 的非均匀退相位时间 T$_2^*$。我们将自旋弛豫机制归因于通过形变势的空穴–声子相互作用与平面内磁场下重空穴–轻空穴混合的联合效应。我们将较短的 T$_2^*$ 归因于应变不均匀性引起的 g 因子展宽。基于这些机制对 T$_1$ 和 T$_2^*$ 进行了定量计算，并与实验结果相比较。尽管超精细介导的退相干得到抑制，我们的结果凸显了应变对受主束缚空穴自旋弛豫与退相位的重要贡献。